Elektromechaniczne hamulce postojowe EHP (EPB – ang. electric parking brake) stanowią jeden ze standardów konstrukcyjnych współczesnego samochodu. Rozwiązanie to jest stosowane w wielu modelach samochodów produkowanych między innymi przez koncern PSA czy VW.

Zastosowanie hamulca elektromechanicznego eliminuje klasyczne elementy uruchamiające w postaci dźwigni ręcznej lub nożnej, cięgien oraz konieczność okresowej regulacji połączeń. Hamulcem elektromechanicznym można hamować awaryjnie poprzez wciskanie włącznika. Jest to tzw. funkcja hamowania dynamicznego. W początkowej fazie hamowanie jest realizowane poprzez układ ESP, a od prędkości 7 km/h również poprzez EPB. Zastosowanie tego typu hamulca daje również możliwość jego aktywacji po każdorazowym wyłączeniu silnika oraz wspomagania ruszania pojazdem ustawionym na pochyłości pod wzniesienie, co istotnie przyczynia się do zwiększenia poziomu bezpieczeństwa.
Funkcje hamulca elektromechanicznego są realizowane w ramach włączenia modułu sterującego hamulca w sieć CAN. Zastosowanie niewielkiego włącznika aktywującego/dezaktywującego działanie elektromechanicznego hamulca postojowego pozwala na dodatkowe możliwości w zakresie wykorzystania pod zabudowę wnętrza przedziału pasażerskiego w obrębie konsoli środkowej.

Budowa hamulca elektromechanicznego
Pod względem konstrukcji hamulec elektromechaniczny stanowi rozwinięcie hamulca klasycznego poprzez doposażenie go w silnik elektryczny i przekładnię pasową [ilustr. 1]. Zmiany dotyczą zastąpienia dźwigniowo-cięgnowego mechanizmu uruchamiającego mechanizmem z napędem elektrycznym o sterowaniu elektronicznym [ilustr. 2].

1. Zacisk hamulca EPB firmy TRW stosowany w układach hamulcowych samochodów grupy AVG. Oznaczenie: 1 – część zacisku klasycznego z cylindrem i tłokiem, 2 – zespół silnika elektrycznego i przekładni pasowej.

Przekładnia pasowa jest przekładnią redukcyjną o przełożeniu 1:3. Zamiana ruchu obrotowego od silnika elektrycznego (1) na ruch postępowy tłoczka (11) jest realizowana poprzez przekładnię zębatą składającą się z koła zębatego zataczającego (6), które jest osadzone poprzez łożysko na piaście koła biernego (5), przekładni pasowej oraz koła zębatego napędzanego (7). Przekładnia zębata jest przekładnią redukcyjną o przełożeniu 1:50. Całkowite przełożenie obu przekładni wynosi 1:150. Ruch obrotowy koła zębatego napędzanego (7) powoduje także ruch obrotowy trzpienia (8) i śruby (9), która powoduje przesuw osiowy nakrętki dociskowej (10) poruszającej tłoczek (11) i klocków hamulcowych w kierunku tarczy hamulcowej. Odpowiedni docisk jest realizowany na podstawie pomiaru przez moduł sterujący prądu pobieranego przez silnik elektryczny. Przekroczenie określonej wartości prądu powoduje zaprzestanie zasilania i wyłączenie silnika. Odhamowanie polega na zmianie kierunku obrotów silnika i zwolnieniu nacisku nakrętki dociskowej na tłoczek. Koło zębate zataczające ma na obwodzie dwa występy [ilustr. 1], które zabezpieczają je przed obrotem w obudowie. Oś obrotu piasty koła biernego przekładni pasowej jest odchylona względem osi wału o kąt α [ilustr. 3]. Odchylenie to oraz stałe ustalenie koła zębatego zataczającego w obudowie umożliwiają ruch zataczający.

2. Budowa elektromechanicznego hamulca postojowego firmy TRW. Oznaczenie: 1 – silnik elektryczny, 2 – złącze instalacji elektrycznej, 3 – koło czynne przekładni pasowej, 4 – pas zębaty przekładni pasowej, 5 – koło bierne przekładni pasowej, 6 – koło zębate zataczające (51 zębów), 7 – koło zębate napędzane (50 zębów), 8 – trzpień, 9 – śruba, 10 – nakrętka dociskowa, 11 – tłoczek, 12 – uszczelniacz tłoczka, 13 – cylinder tłoczka, 14 – uszczelniacz zespołu elektromechanicznego, 15 – obudowa zespołu elektromechanicznego.

Podczas hamowania w trakcie jazdy (także awaryjnego) siła hamująca na kołach osi tylnej jest generowana poprzez obwód hydrauliczny – czyli w sposób typowy dla rozwiązania tradycyjnego. Układ elektromechaniczny nie jest aktywny (prędkość zawsze powyżej 8 km/h). Hamowanie realizowane jest na skutek wzrostu ciśnienia płynu hamulcowego, a odhamowanie następuje dzięki sprężystości odkształconego podczas hamowania pierścienia uszczelniającego tłok w cylindrze. Wyjątkiem jest awaria klasycznego układu uruchamiającego hamulce hydrauliczne. Wówczas istnieje możliwość hamowania awaryjnego z wykorzystaniem układu elektromechanicznego poprzez wciśnięcie przycisku aktywującego działanie. Normalne uruchomienie układu elektromechanicznego następuje tylko w chwili aktywacji hamulca postojowego i w sytuacjach wymienionych na wstępie.
Praca układu elektromechanicznego hamulca postojowego jest nadzorowana przez moduł sterujący [ilustr. 4], połączony linią CAN z modułem sterującym układu ABS.
Moduł hamulca EPB posiada wbudowane czujniki przyspieszeń poprzecznych, przyspieszeń wzdłużnych oraz przyspieszeń kątowych. Sygnały z tych czujników są wykorzystywane podczas działania układu ESP. Przy wspomaganiu ruszania wykorzystywany jest również sygnał z czujnika położenia pedału sprzęgła. O stanie działania układu hamulcowego informuje świecenie się lampek kontrolnych i sygnalizacyjnych umieszczonych na tablicy przyrządów oraz przy odpowiednich przyciskach.

3. Zasada realizacji ruchu zataczającego przez przekładnię zębatą z kołem zębatym zataczającym w zacisku hamulca elektromechanicznego firmy TRW. Oznaczenie: 1 – wał trwale połączony z kołem zębatym napędzanym, 2 – koło bierne przekładni pasowej, 3 – koło zębate zataczające (51 zębów), 4 – występy ustalające stałe położenie koła zębatego zataczającego względem obudowy, 5 – koło zębate napędzane (50 zębów),  – kąt odchylenia osi obrotu piasty koła biernego przekładni względem osi obrotu wału.

4. Elementy układu hamulca elektromechanicznego firmy TRW. Oznaczenie: 1 – zacisk z mechanizmem elektromechanicznym, 2 – włącznik hamulca EPB, 3 – moduł sterujący, 4 – złącze EOBD, 5 – włącznik zapłonu.

Podczas eksploatacji samochodu moduł sterujący realizuje funkcję kompensacji zużycia klocków hamulcowych tylko podczas postoju, przy wyłączonym zapłonie i niezablokowanym hamulcu postojowym. Funkcja ta jest realizowana, gdy hamulec EPB nie zostanie aktywowany po przejechaniu 1 000 km. Aktywacja polega na uruchomieniu przez moduł silnika elektrycznego i przesunięciu klocka hamulcowego w kierunku tarczy. Zmierzona przez moduł na podstawie poboru prądu droga przesunięcia klocka jest podstawą do dokonania kompensacji zużycia okładzin klocków.
Eksploatacyjna obsługa układu EPB polega na wymianie klocków hamulcowych za pomocą odpowiednich testerów, które umożliwiają wycofanie i ponowny docisk nakrętki do tłoczka.

Wykrywanie usterek

W przypadku pojawienia się niesprawności, układ sygnalizuje to poprzez świecenie lampki kontrolnej. Niesprawności określane są w postaci kodowej. Identyfikacja poszczególnych kodów jest możliwa po zastosowaniu testera diagnostycznego, np. KTS 5XX oraz oprogramowania ESI[tronic] 2.0 Bosch. Procedura diagnostyczna polega na podłączeniu testera pod złącze EOBD oraz wybór z bazy danych programu właściwego modelu samochodu [ilustr. 5].

5. Interfejs oprogramowania ESI[tronic] 2.0 Bosch z oknem wyboru diagnozowanego pojazdu.

6. Interfejs oprogramowania ESI[tronic] 2.0 Bosch z oknem wyboru diagnozowanego układu hamulcowego.

7. Interfejs oprogramowania ESI[tronic] 2.0 Bosch ze spisem dostępnych informacji w kontekście diagnozowanego układu hamulcowego.

8. Interfejs oprogramowania ESI[tronic] 2.0 Bosch ze wskazaniem konkretnego kodu błędu układu hamulcowego z elektromechanicznym hamulcem postojowym.

Po zatwierdzeniu wyboru dalszą czynnością jest wskazanie właściwego układu hamulcowego oraz jego typu [ilustr. 6]. Po ponownie dokonanej akceptacji wyboru zostaje udostępniony spis dostępnych informacji w kontekście diagnozowanego układu hamulcowego [ilustr. 7]. Dla przykładowo wybranego samochodu interpretacja znaczenia wyświetlonych kodów błędów w układzie elektromechanicznego hamulca postojowego dostępna jest w zakładce „Tabela kodów błędów” [ilustr. 7]. Otworzenie tej zakładki powoduje wyświetlenie wszystkich kodów błędów dostępnych dla danego modelu samochodu i zastosowanego układu. Zaznaczenie właściwego kodu [ilustr. 8] i akceptacja wyboru przyciskiem „Dalej” pozwala na uzyskanie szczegółowej interpretacji błędu.

Interpretacja ta uwzględnia przyczyny powstania błędu, możliwe miejsca lokalizacji usterki oraz zakres czynności diagnostycznych, łącznie z odwołaniami do innych procedur diagnostycznych (zawartych we wskazanych zakładkach). Analiza możliwych kodów błędów dla wybranego pojazdu pozwala na usystematyzowanie ich według przypisania do poszczególnych elementów składowych układu hamulcowego.

Jerzy Kaparuk

(Tabela z kodami błędów w „Auto Moto Serwisie”)

Przykładowa procedura diagnostyczna zespołu silnika elektrycznego i przekładni pasowej hamulca EPB

Zasilanie zespołów hamulcowych kół osi tylnej realizowane jest niezależnie. Wprowadzenie układu elektrycznego do napędu zacisku tłoczka powoduje przewagę błędów związanych z zasilaniem nad błędami typowo mechanicznymi, wynikającymi głównie z braku lub niewłaściwie przeprowadzonych obsług i napraw. Jednym z najczęściej pojawiających się błędów jest niesprawność spowodowana brakiem zasilania wywołanym przerwą w instalacji elektrycznej (błąd o kodzie 0980) lub przerwą/zwarciem do masy (błąd o kodzie 0982).
W pierwszym przypadku (kod 0980) podstawową czynnością diagnostyczną są oględziny zewnętrzne instalacji elektrycznej. Jeżeli nie stwierdzi się widocznych uszkodzeń, należy dokonać:

1. Sprawdzenia poboru prądu przez zespół pomiędzy stykiem 1. złącza zacisku, a modułem sterującym układu hamulcowego [ilustr. 9] poprzez:

• włączenie zapłonu,
• włączenie hamulca: pomiar wartości prądu – wymagana wartość powinna mieścić się w przedziale od 3 do 14 A,
• zwolnienie hamulca: pomiar wartości prądu – wymagana wartość prądu powinna mieścić się w przedziale od 1 do 5 A.

Podczas pomiarów wartości prądu powinny zmieniać się na krótko oraz wzrastać od osiągnięcia górnej granicy. Jeżeli nie są spełnione te warunki, wówczas przyczyną może być spalony bezpiecznik nr 22 w skrzynce bezpieczników nr 4, lub możliwe jest uszkodzenie części elektrycznej zacisku.

2. Sprawdzenia rezystancji złącza wtykowego modułu sterującego pomiędzy stykami 14. a 29. [ilustr. 10] poprzez:

• wyłączenie zapłonu,
• pomiar rezystancji: wymagana wartość powinna mieścić się w przedziale od 1,5 do 2 Ω przy zaciągniętym hamulcu.

 Poza wymienionymi możliwościami generowania błędu o kodzie 0982 na jego powstawanie może wpływać także uszkodzenie modułu sterującego lub złącza wtykowego zespołu hamulca.
W przypadku diagnostyki samego sterownika, jak również zespołu hamulca z powodu pojawienia się błędu o kodzie 0982, należy sprawdzić zasilanie zacisku 30. [ilustr. 10]. Sprawdzenia dokonuje się przy wyłączonym zapłonie i złączu odłączonym od modułu. Pomiar należy przeprowadzić od strony złącza instalacji elektrycznej. Sprawdzeniu podlega napięcie:
a)    pomiędzy zaciskiem 13. (+) a masą – wartość wymagana pomiędzy 11,5 a 13,5 [V],
b)    pomiędzy zaciskiem 13. (+) a zaciskiem 30. () – wartość wymagana pomiędzy 11,5 a 13,5 [V],
c)    pomiędzy zaciskiem 30. (-) a plusem – wartość wymagana pomiędzy 11,5 a 13, 5[V],
d)    pomiędzy zaciskiem 28. (-) a plusem – wartość wymagana pomiędzy 11,5 a 13,5 [V].
Po włączeniu zapłonu (bez uruchamiania silnika) i przy wyłączonych wszystkich odbiornikach sprawdzeniu podlega zacisk 15. poprzez pomiar napięcia:
a)    pomiędzy zaciskiem 15. (+) a masą – wartość wymagana pomiędzy 11,5 a 13,5 [V],
b)    pomiędzy zaciskiem 15. (+) a zaciskiem 28. (-) – wartość wymagana pomiędzy 11,5 a 13,5 [V].
W samochodach z silnikiem o ZS należy zaczekać z dokonywaniem pomiaru do chwili zakończenia żarzenia wstępnego, sprawdzając dodatkowo napięcie:
a)    pomiędzy zaciskiem 22. (+) a masą – wartość wymagana pomiędzy 11,5 a 13,5 [V],
b)    pomiędzy zaciskiem 22. (+) a zaciskiem 30. (-) – wartość wymagana pomiędzy 11,5 a 13,5 [V].

9. Złącze zacisku EPB i moduł sterujący układem hamulcowym ze złączem samochodu VW Passat 2.0 TDI (326) o kodzie silnika CFFA, produkowanego od 08.2010 r. Oznaczenia: a) – złącze zacisku: 1 – zasilanie, 2 – masa, b) – moduł ze złączem: 1 – wejście sygnału z czujnika położenia pedału sprzęgła, 14 – zasilanie napięciem hamulca koła lewego, 15 – zasilanie 12 V, stały „+” (bezpiecznik nr 24 w skrzynce bezpieczników nr 2), 16 – wejście/wyjście sygnału magistrali CAN high, 29 – masa hamulca lewego, 30 – masa.

10. Moduł i złącze modułu sterującego układem hamulcowym z hamulcem EPB samochodu VW Passat 2.0 TDI (326) o kodzie silnika CFFA, produkowanego od 08.2010 r. Oznaczenia: 1 – wejście sygnału z czujnika położenia pedału sprzęgła, 14 – zasilanie napięciem hamulca koła lewego, 15 – zasilanie 12 V, stały „+” (bezpiecznik nr 24 w skrzynce bezpieczników nr 2), 16 – wejście/wyjście sygnału magistrali CAN high, 29 – masa hamulca lewego, 30 – masa.